CN110688996A - 一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置与方法，包括图像采集单元，结果显示单元和图像处理单元；所述图像采集单元包括LED照明光源和数字相机；所述结果显示单元包括LCD显示屏；所述图像处理单元包括嵌入式主控制器和上位机，所述嵌入式主控制器接收摄像头采集的信息并将待识别尺子图像和待识别尺子的读数结果显示在LCD显示屏上，所述嵌入式主控制器与上位机通讯，实现待识别尺子读数结果的远程传输。本发明可实现对直尺数字字符的分割、定位与识别，精确读出视场中心直尺的刻度，并将当前尺子图像和视场中心读书显示于嵌入式液晶屏上，从而代替人眼进行自动测量，消除人工读数产生的粗大误差，同时提高读数的效率和精度。

Description

一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置与方法

技术领域

本发明涉及运用视觉传感的图像识别技术实现视觉测量技术，特别涉及一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置与方法。

背景技术

在当前的大量工业现场中，对于长度量的测量仍采用传统的读尺式方法，该方法成熟可靠，成本低廉，且便于人工读数。但实验表明，在大批量工业生产过程中，用机器视觉测量方法比用人工视觉检测方法可以获得更高的精度和效率，原因在于人工视觉测量者的疲劳和非一致性，而且很多测量任务对于人工来说费时费工，使测量综合成本大为提高。据报道，人工测量最多只能够达到80％的有效性。相比之下，视觉测量可以保证产品测量的一致性。

计算机视觉测量是利用光电成像***采集特定目标的图像，经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理，根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息，进行尺寸、形状、颜色等识别检测。机器视觉的特点是自动化、实时、非接触和高精度，与一般意义上的图像处理***相比，机器视觉强调的是精度和速度，以及工业现场环境下的可靠性。在一些特定的应用场合或人工视觉难以满足要求的场合，常常用计算机视觉来替代人工视觉。

国外生产线上已经普遍采用了机器视觉自动测量技术，而在国内，工业视觉***尚处于概念导入期，各行业的领先企业在解决了生产自动化的问题以后，已开始将目光转向视觉检测自动化方面。由于资金、技术和政治等原因，高速、高精度的机器视觉检测***一直是国外厂商对中国严密封锁的核心技术，目前国内只有为数不多的企业采用了进口自动检测机器，现有的检测设备和方法必然受到国外大企业的强力冲击，所以开发自主知识产权的视觉检测技术是市场的需要，也是摆脱国外厂商技术垄断的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置与方法，可实现对直尺数字字符的分割、定位与识别，精确读出视场中心直尺的刻度，并将当前尺子图像和视场中心读书显示于嵌入式液晶屏上，从而代替人眼进行自动测量，消除人工读数产生的粗大误差，同时提高读数的效率和精度。

本发明所采用的技术方案是：一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，嵌入式自动读尺装置设置在密闭空间内，待识别尺子固定在所述密闭空间的内侧壁上；嵌入式自动读尺装置包括：

图像采集单元，所述图像采集单元包括LED照明光源和数字相机，所述LED照明光源设置在所述密闭空间的顶部，所述数字相机的摄像头固定在所述密闭空间内、与所述待识别尺子相对的位置；

结果显示单元，所述结果显示单元包括LCD显示屏，所述LCD显示屏设置在所述密闭空间的外部；以及，

图像处理单元，所述图像处理单元包括嵌入式主控制器和上位机，所述嵌入式主控制器接收所述摄像头采集的信息并将待识别尺子图像和待识别尺子的读数结果显示在所述LCD显示屏上；所述嵌入式主控制器与所述上位机通讯，实现待识别尺子读数结果的远程传输。

进一步地，所述数字相机配备有能在WinCE下驱动的相机芯片。

进一步地，所述嵌入式主控制器采用基于ARM920T平台的Mini2440嵌入式开发板，所述Mini2440嵌入式开发板上设置有用于数据处理的S3C2440微处理器，以及保证嵌入式自动读尺装置运行稳定性的CPU内核电源芯片和复位芯片。

其中，所述Mini2440嵌入式开发板通过USB接口接收所述摄像头采集的信息；所述Mini2440嵌入式开发板通过JTAG接口和串口与上位机通讯。

本发明所采用的另一技术方案是：一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，采用上述基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，嵌入式自动读尺方法包括以下步骤：

步骤1，预处理：对由所述摄像头采集到的原始图像进行预处理，从而消除图像中与目标数字字符无关的信息，增强目标数字字符的可检测性和简化数据去除背景杂散点，突出待识别尺子特征；

步骤2，字符分割：在图像背景中定位待识别尺子，并在待识别尺子中定位每个整数位上的刻度值的各位数字字符；

步骤3，字符识别：采用数字注记法分别识别各位数字字符，得到视场中心左右两边的整数位刻度值读数，利用视场中心与位于视场中心左边的整数位刻度的像素差值除以位于视场中心左、右两边的两整数位刻度所占像素的差值，得到小数位读数，最终由整数位读数加上小数位读数得到视场中心读数。

进一步地，步骤1中，所述的预处理具体包括：

步骤1-1，灰度变换：把所述摄像头采集到的彩色图像转换为灰度图像；

步骤1-2，图像二值化：采用二值化处理将灰度图像变为黑白二值图像，将数字字符从图像背景中脱离出来；

步骤1-3，图像腐蚀：采用腐蚀算法去除图像的杂散点，分别在水平和竖直的方向上进行腐蚀，从而突出数字字符特征；

步骤1-4，图像去噪：采用中值滤波去除图像噪声点。

进一步地，步骤2中，所述的字符分割具体包括：

步骤2-1，从背景图像中分割出直尺图像区域，采用Canny边缘检测算子，利用水平投影法找出尺子刻度线和刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，然后利用垂直投影法标定出视场中心左右两个厘米刻度线位置；

步骤2-2，对每个刻度值的各位数字字符进行精确定位，分割出待识别尺子所有整数位上的所有数字字符，包括：

步骤2-2-1，首先在尺子刻度线的垂直高度范围区域内，对图像的每个像素按列投影：

式中，F(i)为第i列像素个数总和，f(i,j)为第i列第j行的像素个数，n为设定列数；

步骤2-2-2，对投影后的每列的像素值进行统计，根据像素值的数值定位待识别尺子(4)的整数位刻度线，定位出整数位上的刻度值的水平方向的大致位置；

步骤2-2-3，根据步骤2-1得到的刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，获得字符区域的垂直位置范围，利用字符区域的垂直位置范围和目测估计得到的单个字符的宽度，粗略定位出视场中心左右两个整数位刻度值各位数字字符的位置；

步骤2-2-4，在字符区域的每个像素点垂直投影，得到字符区域每行投影的像素分布图，根据像素分布差值分割出单个数字字符矩形区域，完成各位数字字符的精确定位。

进一步地，步骤3中，所述的采用数字注记法分别识别各位数字字符为：在步骤2分割出数字字符矩形区域后，对矩形区域不同位置进行垂直和水平方向分割，根据空白图像区域与数字字符图像区域的像素不同，沿单一方向记录每条分割直线上，由空白图像区域像素变化到数字字符图像区域像素或者由数字字符图像区域像素变化到空白图像区域像素的像素单向交替变化点个数，根据不同数字字符在所有垂直和水平方向分割直线上的像素单向交替变化点个数的总和不同，实现数字字符的识别。

其中，所述的采用数字注记法分别识别各位数字字符具体包括：

步骤3-1，根据数字字符“0”至“9”的图形，在垂直方向上选择两条分割直线、在水平方向上选择三条分割直线，垂直方向上的分割直线位于

和

处，水平方向上的分割直线分别位于

处；设沿垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/3，设沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_2/3，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/3；

步骤3-2，沿

垂线扫描，若countx_1/2＝1，则数字字符识别结果为“1”或者“4”或者“7”并转至步骤3-3；若countx_1/2＝2，则数字字符识别结果为“0”；若countx_1/2＝3，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”或者“6”或者“8”或者“9”并转至步骤3-4；

步骤3-3，沿水平线扫描得到county_2/3数，再沿

垂线扫描得到countx_1/3数，若county_2/3＝1，且，countx_1/3＝0，则数字字符识别结果为“1”；若county_2/3＝2，且，countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“4”；若county_2/3＝1＝countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“7”；

步骤3-4，沿

水平线扫描得到county_2/3数，再沿

水平线扫描得到county_1/3数，若county_2/3＝county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“8”；若county_2/3＝2，且，county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“9”；如果county_2/3＝1，且，county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“6”；果county_2/3＝county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”并转至步骤3-5；

步骤3-5，沿高度处从数字字符的

宽度处向左水平线扫描，county_1/3数，再高度处从数字字符的

宽度处向右水平线扫描，得到county_2/3数，若county_1/3＝county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“2”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“3”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝0，则数字字符识别结果为“5”。

本发明的有益效果是：

本发明基于ARM的嵌入式操作***有体积小、功耗低、实时性强、性价比和稳定性高等优点。

采用串口通信方式传输数据至上位机，可允许数据远距离稳定传输。

本发明将视觉测量***与嵌入式***相结合，实现尺子刻度的自动识别，从而代替人眼进行自动测量，通过设计独特数字识别算法，提高识别准确率，提升识别可靠性，消除人工读数产生的粗大误差，同时提高读数的效率和精度，具有便携，低成本，高精度等特点。

附图说明

图1：本发明总体框架图；

图2：本发明的基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置的结构示意图；

图3：本发明的基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置的电路框图；

图4：本发明中待识别尺子数字字符示意图；

图5：本发明中字符分割示意图；

图6a：本发明中数字“3”结构特征分析示意图；

图6b：本发明中数字“4”结构特征分析示意图；

图6c：本发明中数字“7”结构特征分析示意图。

附图标注：1-密闭空间；2-LED照明光源；3-LCD显示屏；4-待识别尺子；5-Mini2440嵌入式开发板；6-S3C2440微处理器；7-摄像头；8-上位机；9-USB接口；10-JTAG接口；11-串口；12-电源。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

附图1为本发明一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置及方法的总体框架图，分为软、硬件两大部分。通过高分辨率工业数字相机，在以S3C2440微处理器6为核心的基于ARM920T平台的Mini2440嵌入式开发板5结合WinCE嵌入式操作***，能充分满足硬件设备的实时性要求，同时具有很高的适应性和可靠性，并且代码空间小，运行速度快，资源需求少；同时，使用Embedded Visual C++工具设计相关算法，实现对直尺数字字符的分割、定位与识别，精确读出视场中心直尺的刻度，达到预定精度要求，稳定性强；采用Windows API方式进行串口通信程序的开发，传输速度适中，传送距离较长，通信程序数据传输的准确性和可靠性强。

如附图2所示，一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，嵌入式自动读尺装置设置在密闭空间1内，待识别尺子4为可移动刻度尺，精确到1mm，固定在所述密闭空间1的内侧壁上；嵌入式自动读尺装置包括图像采集单元，结果显示单元和图像处理单元。

(1)图像采集单元

所述图像采集单元用于采集尺子图像，包括LED照明光源2和数字相机。为了采集到高质量的图像，所述LED照明光源2和所述数字相机的摄像头7作为图像传感器，所述LED照明光源2设置在所述密闭空间1的顶部，所述摄像头7固定在所述密闭空间1内、与所述待识别尺子4相对的位置。所述摄像头7根据嵌入式硬件平台和嵌入式操作***要求而选择。所述LED照明光源2根据图像质量要求而设计，所述LED照明光源2能耗低、寿命长、获取容易、强度可控，便于获得高质量图像进行二值化等处理。

(2)结果显示单元

所述结果显示单元用于实时显示液面尺子图像和液面尺子读数结果。所述结果显示单元包括LCD显示屏3，所述LCD显示屏3设置在所述密闭空间1的外部。通过所述LCD显示屏3直观的显示待识别尺子4图像，不仅可以实现人工读取待识别尺子4中心刻度，而且使得嵌入式自动读尺装置也能自动显示读数结果。

(3)图像处理单元

如图3所示，所述图像处理单元包括嵌入式主控制器，所述嵌入式主控制器置于所述密闭空间1的底部。数据的获取、处理、传输部分集合于所述嵌入式主控制器：所述嵌入式主控制器接收所述摄像头7采集的信息，实现所述摄像头7视场中心待识别尺子4刻度的自动识别，并将待识别尺子4图像和待识别尺子4的读数结果显示在所述LCD显示屏3上。根据采集到的待识别尺子4图像的特点，运行相应的高精度识别算法。所述嵌入式主控制器还可以通过网线或者串口与上位机8通讯，实现待识别尺子4读数结果的远程传输。

其中，所述嵌入式主控制器采用基于ARM920T平台的Mini2440嵌入式开发板5，所述Mini2440嵌入式开发板5上设置有S3C2440微处理器6，还设置有CPU内核电源芯片和复位芯片来保证嵌入式自动读尺装置运行稳定性的；所述Mini2440嵌入式开发板5由电源12供电。所述数字相机选用高分辨率工业数字相机，配备有能在WinCE下驱动的相机芯片。所述Mini2440嵌入式开发板5通过USB接口9接收所述摄像头7采集的信息，通过JTAG接口10和串口11与所述上位机8通讯。

所述嵌入式主控制器、数字相机、LCD显示屏3和上位机8，以及嵌入式操作***组成了本发明的嵌入式硬件平台。

上述基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置搭建完毕后，即可采集到数字图像，并开始进行图像识别。本发明基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置方法，具体步骤如下：

步骤1，预处理：对由所述摄像头7采集到的原始图像进行预处理，从而消除图像中与目标数字字符无关的信息，增强目标数字字符的可检测性和最大限度地简化数据去除背景杂散点，突出待识别尺子4特征。对待识别尺子4的原始图像的预处理主要分为以下步骤：

步骤1-1，灰度变换：由所述摄像头7直接采集到的图像是彩色的，为了后续图像处理速度，首先把彩色图像转换为灰度图像。本发明采用R(红)、G(绿)、B(蓝)三分量的亮度平均值进行灰度处理。

步骤1-2，图像二值化：二值化处理可将图像f(x,y)分成目标物体(本发明中为目标物体即为数字字符)和背景两个领域，使一幅灰度图像变为黑白二值图像，从而将所需的目标物体部分从复杂的图像背景中脱离出来，以利于下一步处理。考虑到嵌入式自动读尺装置资源有限，且图像采集单元处于密闭环境下，受外界干扰较小，因此选择静态的直方图门限确定二值化阈值。

步骤1-3，图像腐蚀：采用腐蚀算法去除图像的杂散点，分别在水平和竖直的方向上进行腐蚀，从而突出数字字符特征。

步骤1-4，图像去噪：采用中值滤波去除图像噪声点，该方法进行可以克服线性滤波器如最小均方滤波、平均值滤波等所带来的图像细节模糊，而且对滤波脉冲干扰及图像扫描噪声较为有效。

步骤2，字符分割：字符分割的作用一是在图像背景中定位待识别尺子4，二是在待识别尺子4中定位每个整数位上的刻度值的各位数字字符，如图5所示，“0062”和“0063”为待识别尺子4整数位上的刻度值，“0”“0”“6”“2”为0062刻度值的各位数字字符，“0”“0”“6”“3”为0063刻度值的各位数字字符。

具体步骤如下：

步骤2-1，从背景图像中分割出直尺图像区域，采用Canny边缘检测算子，利用水平投影法找出尺子刻度线和刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，然后利用垂直投影法标定出视场中心左右两个厘米刻度线位置。

步骤2-2，对每个刻度值的各位数字字符进行精确定位，分割出待识别尺子4所有整数位上的所有数字字符。

首先在尺子刻度线的垂直高度范围区域内，对图像的每个像素按列投影：

式中，F(i)为第i列像素个数总和，f(i,j)为第i列第j行的像素个数，n为设定列数。

对投影后的每列的像素值进行统计，根据像素值的数值定位待识别尺子4的整数位刻度线，由于待识别尺子4中，整数位置的刻度线都比其他位置的刻度线长，因此利用这一点定位出整数位上的刻度值的水平方向的大致位置。

根据步骤2-1得到的刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，得到字符区域的垂直位置范围，利用字符区域的垂直位置范围和目测估计得到的目标字符的宽度，粗略定位出视场中心左右两个整数位上的刻度值各位数字字符位置，即得到了目标字符区域的粗略定位。

在字符区域的每个像素点垂直投影，得到字符区域每行投影的像素分布图，根据像素分布差值分割出单个数字字符矩形区域，如图5灰色矩形方框所示，完成各位数字字符的精确定位。

步骤3，字符识别：采用设计的算法分别识别各位数字字符，得到视场中心左右两边的整数位刻度值读数；然后，利用视场中心与位于视场中心左边的整数位刻度的像素差值除以位于视场中心左、右两边的两整数位刻度所占像素的差值，就可以得到小数位读数，最终由整数位读数加上小数位读数得到视场中心读数。

被测尺子数字字符由于字符规整、笔划简单，笔划基元相似(都是由直线段构成)，结构特征相对明显，如图4所示。因此，本发明设计了一种简易的数字注记法完成数字字符识别。在步骤2分割出数字字符矩形区域后，对矩形区域不同位置进行垂直和水平方向分割，根据空白图像区域与数字字符图像区域的像素不同，沿单一方向记录每条分割直线上，由空白图像区域像素变化到数字字符图像区域像素或者由数字字符图像区域像素变化到空白图像区域像素的像素单向交替变化点个数，根据不同数字字符在所有垂直和水平方向分割直线上的像素单向交替变化点个数的总和不同，实现数字字符的识别，如图6a-6b所示。

通过对0-9，这10个数字的特征的分析，可以将数字注记法归类如下：

步骤3-1，首先，根据数字字符“0”至“9”的图形，在垂直方向上选择两条分割直线、在水平方向上选择三条分割直线，垂直方向上的分割直线位于

和

处，水平方向上的分割直线分别位于

处；设沿垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/3，设沿垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_2/3，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/3；

步骤3-2，沿垂线扫描，若countx_1/2＝1，则数字字符识别结果为“1”或者“4”或者“7”并转至步骤3-3；若countx_1/2＝2，则数字字符识别结果为“0”；若countx_1/2＝3，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”或者“6”或者“8”或者“9”并转至步骤3-4；

步骤3-3，沿

水平线扫描得到county_2/3数，再沿

垂线扫描得到countx_1/3数，若county_2/3＝1，且，countx_1/3＝0，则数字字符识别结果为“1”；若county_2/3＝2，且，countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“4”；若county_2/3＝1＝countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“7”；

步骤3-4，沿

水平线扫描得到county_2/3数，再沿

水平线扫描得到county_1/3数，若county_2/3＝county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“8”；若county_2/3＝2，且，county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“9”；如果county_2/3＝1，且，county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“6”；果county_2/3＝county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”并转至步骤3-5；

步骤3-5，沿

高度处从数字字符的

宽度处向左水平线扫描，county_1/3数，再

高度处从数字字符的

宽度处向右水平线扫描，得到county_2/3数，若county_1/3＝county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“2”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“3”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝0，则数字字符识别结果为“5”。

采用数字注记法，可综合考虑每个字符特有的特征来区分各自不同点，无需对大量数字进行学***稳移动条件下，字符识别率可达到99％以上。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，其特征在于，嵌入式自动读尺装置设置在密闭空间(1)内，待识别尺子(4)固定在所述密闭空间(1)的内侧壁上；嵌入式自动读尺装置包括：

图像采集单元，所述图像采集单元包括LED照明光源(2)和数字相机，所述LED照明光源(2)设置在所述密闭空间(1)的顶部，所述数字相机的摄像头(7)固定在所述密闭空间(1)内、与所述待识别尺子(4)相对的位置；

结果显示单元，所述结果显示单元包括LCD显示屏(3)，所述LCD显示屏(3)设置在所述密闭空间(1)的外部；以及，

图像处理单元，所述图像处理单元包括嵌入式主控制器和上位机(8)，所述嵌入式主控制器接收所述摄像头(7)采集的信息并将待识别尺子(4)图像和待识别尺子(4)的读数结果显示在所述LCD显示屏(3)上；所述嵌入式主控制器与所述上位机(8)通讯，实现待识别尺子(4)读数结果的远程传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，其特征在于，所述数字相机配备有能在WinCE下驱动的相机芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，其特征在于，所述嵌入式主控制器采用基于ARM920T平台的Mini2440嵌入式开发板(5)，所述Mini2440嵌入式开发板(5)上设置有用于数据处理的S3C2440微处理器(6)，以及保证嵌入式自动读尺装置运行稳定性的CPU内核电源芯片和复位芯片。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，其特征在于，所述Mini2440嵌入式开发板(5)通过USB接口(9)接收所述摄像头(7)采集的信息；所述Mini2440嵌入式开发板(5)通过JTAG接口(10)和串口(11)与上位机(8)通讯。

5.一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，其特征在于，采用上述如权利要求1-4任意一项所示的基于视觉传感的嵌入式自动读尺装置，嵌入式自动读尺方法包括以下步骤：

步骤1，预处理：对由所述摄像头(7)采集到的原始图像进行预处理，从而消除图像中与目标数字字符无关的信息，增强目标数字字符的可检测性和简化数据去除背景杂散点，突出待识别尺子(4)特征；

步骤2，字符分割：在图像背景中定位待识别尺子(4)，并在待识别尺子(4)中定位每个整数位上的刻度值的各位数字字符；

步骤3，字符识别：采用数字注记法分别识别各位数字字符，得到视场中心左右两边的整数位刻度值读数，利用视场中心与位于视场中心左边的整数位刻度的像素差值除以位于视场中心左、右两边的两整数位刻度所占像素的差值，得到小数位读数，最终由整数位读数加上小数位读数得到视场中心读数。

6.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，其特征在于，步骤1中，所述的预处理具体包括：

步骤1-1，灰度变换：把所述摄像头(7)采集到的彩色图像转换为灰度图像；

步骤1-2，图像二值化：采用二值化处理将灰度图像变为黑白二值图像，将数字字符从图像背景中脱离出来；

步骤1-3，图像腐蚀：采用腐蚀算法去除图像的杂散点，分别在水平和竖直的方向上进行腐蚀，从而突出数字字符特征；

步骤1-4，图像去噪：采用中值滤波去除图像噪声点。

7.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，其特征在于，步骤2中，所述的字符分割具体包括：

步骤2-1，从背景图像中分割出直尺图像区域，采用Canny边缘检测算子，利用水平投影法找出尺子刻度线和刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，然后利用垂直投影法标定出视场中心左右两个厘米刻度线位置；

步骤2-2，对每个刻度值的各位数字字符进行精确定位，分割出待识别尺子(4)所有整数位上的所有数字字符，包括：

步骤2-2-1，首先在尺子刻度线的垂直高度范围区域内，对图像的每个像素按列投影：

式中，F(i)为第i列像素个数总和，f(i,j)为第i列第j行的像素个数，n为设定列数；

步骤2-2-2，对投影后的每列的像素值进行统计，根据像素值的数值定位待识别尺子(4)的整数位刻度线，定位出整数位上的刻度值的水平方向的大致位置；

步骤2-2-3，根据步骤2-1得到的刻度值各位数字字符的上、下边缘位置，获得字符区域的垂直位置范围，利用字符区域的垂直位置范围和目测估计得到的单个字符的宽度，粗略定位出视场中心左右两个整数位刻度值各位数字字符的位置；

步骤2-2-4，在字符区域的每个像素点垂直投影，得到字符区域每行投影的像素分布图，根据像素分布差值分割出单个数字字符矩形区域，完成各位数字字符的精确定位。

8.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，其特征在于，步骤3中，所述的采用数字注记法分别识别各位数字字符为：在步骤2分割出数字字符矩形区域后，对矩形区域不同位置进行垂直和水平方向分割，根据空白图像区域与数字字符图像区域的像素不同，沿单一方向记录每条分割直线上，由空白图像区域像素变化到数字字符图像区域像素或者由数字字符图像区域像素变化到空白图像区域像素的像素单向交替变化点个数，根据不同数字字符在所有垂直和水平方向分割直线上的像素单向交替变化点个数的总和不同，实现数字字符的识别。

9.根据权利要求8所述的一种基于视觉传感的嵌入式自动读尺方法，其特征在于，所述的采用数字注记法分别识别各位数字字符具体包括：

步骤3-1，根据数字字符“0”至“9”的图形，在垂直方向上选择两条分割直线、在水平方向上选择三条分割直线，垂直方向上的分割直线位于

和

处，水平方向上的分割直线分别位于

处；设沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/3，设沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为countx_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_2/3，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/2，沿

垂线扫描得到的像素单向交替变化点个数为county_1/3；

步骤3-2，沿垂线扫描，若countx_1/2＝1，则数字字符识别结果为“1”或者“4”或者“7”并转至步骤3-3；若countx_1/2＝2，则数字字符识别结果为“0”；若countx_1/2＝3，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”或者“6”或者“8”或者“9”并转至步骤3-4；

步骤3-3，沿

水平线扫描得到county_2/3数，再沿

垂线扫描得到countx_1/3数，若county_2/3＝1，且，countx_1/3＝0，则数字字符识别结果为“1”；若county_2/3＝2，且，countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“4”；若county_2/3＝1＝countx_1/3＝1，则数字字符识别结果为“7”；

步骤3-4，沿

水平线扫描得到county_2/3数，再沿

水平线扫描得到county_1/3数，若county_2/3＝county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“8”；若county_2/3＝2，且，county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“9”；如果county_2/3＝1，且，county_1/3＝2，则数字字符识别结果为“6”；果county_2/3＝county_1/3＝1，则数字字符识别结果为“2”或者“3”或者“5”并转至步骤3-5；

步骤3-5，沿

高度处从数字字符的

宽度处向左水平线扫描，county_1/3数，再高度处从数字字符的

宽度处向右水平线扫描，得到county_2/3数，若county_1/3＝county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“2”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝1，则数字字符识别结果为“3”；若county_1/3＝0，且，county_2/3＝0，则数字字符识别结果为“5”。

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